ПРИВОД РЕЖУЩЕГО АППАРАТА КОСИЛКИ Российский патент 2006 года по МПК A01D34/30 

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, а именно к приводам режущих аппаратов, и может быть использовано в машинах для уборки кормов.

Известное устройство привода режущего аппарата косилки [а.с. СССР №1547755, А 01 D 34/30, 1990 г.] не предусматривает его использование в наиболее распространенном кривошипно-шатунном механизме. Еще одним недостатком данного механизма является наличие перекашивающего момента самого механизма разгона в крайнем правом положении, что негативно влияет на процесс работы режущего аппарата.

Задачей изобретения является унификация механизма разгона для использования в наиболее распространенном кривошипно-шатунном приводном механизме и устранение перекашивающего момента механизмом разгона.

Решение указанной задачи достигается тем, что в приводе режущего аппарата косилки, содержащем режущий нож, связанный при помощи плоских упругих пластин с рамой, приводное устройство, механизм разгона, выполненный в виде симметричного двуполостного цилиндра, корпус которого шарнирно связан с режущим ножом, при этом в каждой из полостей цилиндра расположены предварительно сжатые упругие элементы, а между этими упругими элементами расположен толкатель, причем жесткость каждого упругого элемента механизма разгона и сила его предварительного сжатия удовлетворяют условиям:

c₁<c₂·n; Δp₁>p_рез,

где с₁ - жесткость упругого элемента механизма разгона;

с₂ - жесткость плоской упругой пластины;

n - количество пластин;

Δp₁ - сила предварительного сжатия упругого элемента;

p_рез - сила сопротивления срезу,

согласно изобретению механизм разгона установлен в направляющих шатуна, конец которого связан с толкателем.

На фиг.1 изображен привод режущего аппарата косилки; на фиг.2 - запускной механизм в сборе с шатуном.

Привод состоит из кривошипа 1, шарнирно связанного с шатуном 2, второй конец шатуна связан с толкателем 3 механизма разгона, в корпусе 4 которого размещены упругие элементы 5 и 6, имеющие каждый жесткость c₁. Указанные элементы 5 и 6 предварительно сжаты усилием Δp₁ и установлены в корпусе 4 между его торцовыми стенками и шайбами 7 и 8, между которыми находится толкатель 3, а сами они упираются в буртик 9 корпуса 4, корпус 4 имеет возможность перемещения по направляющим шатуна 10 и шарнирно связан с режущим ножом 11, расположенным на плоских упругих пластинах 12, как на направляющих, жестко закрепленных на раме косилки и имеющих суммарную жесткость с₂.

Устройство работает следующим образом.

При отсутствии воздействия со стороны кривошипа 1 привода (косилка не работает) нож находится в положении, изображенном сплошной линией. С началом движения, осуществляемого поворотом кривошипа 1 по часовой стрелке, его воздействие через шатун 2, толкатель 3, шайбу 8, упругий элемент 6, корпус 4 механизма разгона передается ножу 11, который движется в этом случае вправо, и изгибает плоские пластины 12. Изгибаются они до тех пор, пока возрастающая сила их сопротивления не станет равной силе предварительного сжатия упругого элемента 6. С этого момента наряду с продолжающейся деформацией пластин 12 начинается деформация упругого элемента 6, а поскольку его жесткость c₁ меньше суммарной жесткости с₂ плоских пластин 12, т.е. с₁<с₂, он деформируется более интенсивно. При этом корпус механизма разгона перемещается по направляющим шатуна. При этом приводу оказывает сопротивление система элементов, состоящая из плоских пластин 12 и упругого элемента 6, суммарная жесткость которой из условия имеет величину, меньшую меньшей из жесткостей, в нашем случае меньшую с₁, соответственно и сила в приводе, вызванная перемещением толкателя 3 будет меньше, чем усилие, вызванное деформацией плоских пластин 12 при отсутствии упругих элементов в механизме разгона. При повороте кривошипа 1 на 90° он заставит толкатель 3 пройти половину длины рабочего хода ножа 11. Перемещение самого ножа 11 меньше на величину деформации упругого элемента 6. С увеличением угла поворота кривошип 1 ослабляет воздействие на плоские пластины 12 и упругий элемент 6, давая им возможность разжиматься. Поворачиваясь от нейтрального положения (180°), толкатель 3 подталкивается некоторое время в этом направлении силами инерции ножа 11, движущегося справа налево и получающего энергию от пластин 12, накопивших ее при изгибе.

Таким образом, движение из нейтрального положения влево нож 11 осуществляет под воздействием кривошипа 1 и плоских пластин 12, при этом импульс энергии, получаемой ножом, больше, чем мгновением ранее при движении его вправо, когда он находился под воздействием кривошипа 1, а пластины 12 оказывали сопротивление этому воздействию. Именно поэтому при повороте кривошипа 1 на 270° ход ножа 11, а соответственно и деформация пластин 12, на некоторую величину превышают ход ножа и деформацию этих пластин в предыдущем крайнем положении - в правом, а деформация упругого элемента 5 несколько меньшая деформации элемента 6. В следующий момент начинается движение ножа вправо, осуществляемое воздействием кривошипа 1 и разгибающихся плоских пластин 12. Поскольку в крайнем левом положении деформации плоских пластин 12 по абсолютной величине превышают деформацию их в предыдущем крайнем правом положении, значит больший запас энергии, накопленный указанными пластинами при изгибе и то усилие, с которым они, помогая кривошипу 1, воздействуют на нож 11, снова заставляя его двигаться вправо. Благодаря указанному усилию на нож 11 при движении его вправо получит большее перемещение, чем в предыдущем цикле - движение влево, а деформация упругого элемента 6 по сравнению с деформацией элемента 5 уменьшится. Таким образом, при разгоне с каждым последующим движением ножа 11 величина хода его из стороны в сторону увеличивается, а деформация упругих элементов 5 и 6 уменьшается, доходя после завершения фазы разгона до величины их предварительного сжатия. Этот момент можно считать началом установившегося движения, характерным признаком которого являются: равенство хода ножа 11 отклонению толкателя 3 в каждый момент времени и отсутствие деформации упругих элементов 5 и 6 механизма разгона в процессе работы режущего аппарата.

Совершая возвратно-поступательное движение, нож 11 осуществляет технологический процесс скашивания сельскохозяйственных культур. Необходимо отметить, что такое плавное выведение режущего аппарата на рабочий режим с постепенным увеличением длины хода ножа 11 за счет сокращения величины деформации упругих элементов 5 и 6 механизма разгона возможно лишь при совпадении частоты возмущающего воздействия ω кривошипа 1 с собственной частотой R колебании ножа 11 на плоских пластинах 12

Отсюда жесткость одной плоской пластины с_i найдется из зависимости

где m - масса ножа;

n - число пластин.

При установившемся движении рабочего хода нож 11 колеблется на пластинах 12 с частотой R, кривошип, вращающийся с частотой ω=R сообщает ножу 11 дополнительную энергию, идущую на кошение сельскохозяйственных культур и восполнение потерь трения, поэтому сила предварительного сжатия упругих элементов 5 и 6 должна быть больше силы сопротивлению среза. Как известно, при совпадении собственной R и вынуждающей ω частот колебаний наступает явление резонанса, войдя в который нож рискует увеличить амплитуду колебаний выше пределов позволяемых кинематикой привода. Однако отрицательного влияния резонансного разгона ножа 11 на привод не происходит, так как включаются упругие элементы 5 и 6, оказывающие в этом случае тормозящие воздействия на стремящийся к увеличению своей амплитуды нож. Таким образом, система привода режущего аппарата находится в режиме близком к автоколебанию, когда колеблющийся в резонансной зоне нож осуществляет процесс скашивания сельскохозяйственной культуры, а привод играет роль своеобразной «подпитки», восполняющей потери энергии ножа на сопротивление срезу, трение и т. п.

Таким образом, применение механизма разгона с предварительно сжатыми упругими элементами и ножа на плоских упругих пластинах позволяет значительно уменьшить энергоемкость всего привода, так как при разгоне усилие сопротивления заметно снижается, а при установившемся режиме работы энергия тратится лишь на покрытие потерь. А установка механизма разгона в направляющих шатуна позволит устранить перекашивающий момент первого и даст возможность использования наиболее распространенного кривошипно-шатунного механизма привода.

ИСТОЧНИК ИНФОРМАЦИИ

1. Авторское свидетельство СССР №1547755, А 01 D 34/30, 1990 г.

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению и может быть использовано в кривошипно-шатунном приводном механизме. Привод содержит шарнирно соединенный с кривошипом шатун, второй конец которого связан с толкателем механизма разгона. Корпус механизма разгона выполнен в виде симметричного двуполостного цилиндра и шарнирно связан с режущим ножом. В корпусе между его торцовыми стенками и шайбами расположены предварительно сжатые упругие элементы. Между этими упругими элементами размещен толкатель. Режущий нож расположен на упругих пластинах. Корпус механизма разгона установлен в направляющих шатуна, что позволяет устранить перекашивающий момент механизма разгона при использовании его в кривошипно-шатунном приводном механизме. 2 ил.

Привод режущего аппарата косилки, содержащий режущий нож, связанный при помощи плоских упругих пластин с рамой, приводное устройство, механизм разгона, выполненный в виде симметричного двуполостного цилиндра, корпус которого шарнирно связан с режущим ножом, при этом в каждой из полостей цилиндра расположены предварительно сжатые упругие элементы, а между этими упругими элементами расположен толкатель, причем жесткость каждого упругого элемента механизма разгона и сила его предварительного сжатия удовлетворяют условиям

с₁<с₂·n; Δр₁>р_рез,

где с₁ - жесткость упругого элемента механизма разгона;

с₂ - жесткость плоской упругой пластины;

n - количество пластин;

Δp₁ - сила предварительного сжатия упругого элемента;

р_рез - сила сопротивления срезу,

отличающийся тем, что механизм разгона установлен в направляющих шатуна, а конец шатуна связан с толкателем.